Najhmotnejšia hviezda

Astronómovia z ESO (European Southern Observatory) objavili pomocou kombinácie prístrojov na ďalekohľade VLT (Very Large Telescope, Cerro Paranal, Čile) zatiaľ najhmotnejšiu známu hviezdu, ktorá v dobe svojho vzniku mala hmotnosť asi 300 krát väčšiu než naše Slnko. Je teda dvakrát hmotnejšia než udáva v súčasnosti prijímaný limit hmotnosti hviezd – 150 hmotností Slnka. Sama existencia tohto obra – 10 miliónkrát svietivejšieho než Slnko, ktorý stráca materiál vďaka mohutnému hviezdnemu vetru – by mohla skrývať odpoveď na otázku, aké hmotné môžu byť hviezdy. Tím astronómov pod vedením Paula Crowthera, profesora astrofyziky na univerzite v Sheffielde, použil ďalekohľad VLT v kombinácii s archívnymi dátami Hubblovho kozmického ďalekohľadu na detailné štúdium mladých hviezdokôp NGC 3603 a RMC 136a. NGC 3603 je vesmírna továreň na hviezdy vzdialená od nás 22 000 svetelných rokov, kde sa z oblakov plynu a prachu rodia nové hviezdy vo veľkom množstve. Mladá hviezdokopa RMC 136a (niekedy označovaná aj ako R 136) je tvorená hmotnými horúcimi hviezdami a nachádza sa v strede hmloviny Tarantula vzdialenej 165 000 svetelných rokov. Táto hmlovina je súčasťou Veľkého Magellanovho oblaku, blízkej susednej galaxie. Tímu astronómov sa podarilo nájsť vo hviezdokopách niekoľko hviezd s povrchovými teplotami vyššími než 40 000 K, teda asi 7 krát teplejších než je povrch Slnka, miliónykrát svietivejších a s priemermi viac než 10 krát prevyšujúcimi priemer Slnka. Pri porovnaní týchto pozorovaní s modelmi sa zdá, že aspoň niektoré z týchto hviezd museli vzniknúť s hmotnosťou vyššou než 150 hmotností Slnka. Hviezda označovaná R136a1 je pravdepodobne doposiaľ najhmotnejšia pozorovaná hviezda. Pri súčasnej hmotnosti 265 hmotností Slnka musela mať pri svojom vzniku hmotnosť aspoň 320 krát vyššiu než má Slnko. Vo hviezdokope NGC 3603 mohli astronómovia priamo zmerať hmotnosť hviezd viazaných v dvojhviezdnom systéme a overiť tak platnosť svojich modelov. Podľa týchto meraní musela mať hlavná zložka dvojhviezdy označenej A1 v čase vzniku hmotnosť veľmi blízku 150 hmotnostiam Slnka. Hviezda A1 vo hviezdokope NGC 3606 je dvojhviezdny systém s periódou obehu 3,77 dňa. Jednotlivé hviezdy majú v súčasnosti hmotnosť 120 a 92 hmotností Slnka, avšak museli vzniknúť s hmotnosťami 148 respektíve 106 hmotností Slnka. Veľmi hmotné hviezdy majú tak vysokú svietivosť, že u nich dochádza k mohutnému odtoku materiálu. „Hviezdy sa rodia o niečo hmotnejšie a s postupujúcim vekom strácajú na váhe,“ hovorí Crowther. „Tá najhmotnejšia, R136a1, je s vekom niečo vyše milióna rokov už v „stredných rokoch“. Počas svojho života prešla intenzívnou odtučňovacou kúrou, pri ktorej „schudla“ o pätinu svojej pôvodnej hmotnosti, čo predstavuje stratu 50 hmotností Slnka. „Pokiaľ by sme v slnečnej sústave nahradili Slnko hviezdou R136a1, obrovská hmotnosť hviezdy by skrátila dĺžku pozemského roka na tri týždne a Zem by bola vystavená extrémnemu ultrafialovému žiareniu, ktoré by z nej urobilo neobývateľnú planétu,” vysvetľuje Raphael Hirschi, člen tímu z Keele University. V porovnaní so Slnkom by ho na oblohe prežiarila rovnako, ako Slnko prežaruje Mesiac. Tieto superhmotné hviezdy sa však vyskytujú veľmi zriedka a to len vo vnútri tých najhustejších hviezdokôp. Na rozlíšenie jednotlivých hviezd bolo potrebné využiť mimoriadnu rozlišovaciu schopnosť infračervených prístrojov ďalekohľadu VLT. V rámci práce tím odhadol maximálnu možnú hmotnosť hviezd vo hviezdokopách a stanovil relatívny počet tých najhmotnejších. „Najmenšie hviezdy majú hmotnosť asi 80 hmotností Jupitera (t.j. 0,08 hmotností Slnka), menej hmotné objekty už označujeme ako „hnedých trpaslíkov“, akési nepodarené hviezdy,” hovorí člen tímu Olivier Schnurr z Astrofyzikálneho ústavu v Postupime (Nemecko). “Naše pozorovania podporujú pôvodné závery, že existuje aj horná hranica hmotnosti hviezd. Z nových údajov však vyplýva, že je to asi 300 hmotností Slnka, teda dvakrát viac než sa doteraz predpokladalo.“ Vo hviezdokope R136 sa nachádzajú len 4 hviezdy s počiatočnou hmotnosťou vyššou než 150 hmotností Slnka. V súčasnosti vydávajú takmer polovicu energie aj hviezdneho vetra vyžarovaného v rámci hviezdokopy, ktorá spolu obsahuje asi 100 000 hviezd. Samotná hviezda R136a1 ožaruje svoje okolie 50 krát viac v porovnaní s celou hviezdokopou vo vnútri hmloviny M 42 v Orióne. Formovanie takýchto hmotných hviezd je stále záhadou, predovšetkým kvôli krátkej dobe ich života a mohutnému hviezdnemu vetru. Identifikácia takých extrémnych prípadov ako je R136a1 kladie nové otázky teoretikom. „Buď sa tieto hviezdy tak veľké už narodili, alebo došlo ku splynutiu dvojice menších hviezd,” vysvetľuje Crowther. Hviezdy 8 krát až 150 krát hmotnejšie než Slnko končia svoj krátky život ako supernovy a zanechávajú po sebe exotické pozostatky – buď neutrónové hviezdy nebo čierne diery. Potvrdenie existencie hviezd s hmotnosťou 150 až 300 hmotností Slnka zvyšuje pravdepodobnosť výskytu výnimočne jasného typu supernovy, známeho ako „pair-instability supernovae“ (supernovy s párovou nestabilitou). Pri tomto procese dochádza k rozmetaniu celej hviezdy do priestoru a nevzniká žiadny kompaktní zvyšok. Až desiatky hmotností Slnka z pôvodného materiálu hviezdy sa premenia na železo a uvolnia sa do okolitého prostredia. V posledných rokoch bolo identifikovaných niekoľko kandidátov na supernovu s párovou nestabilitou. R136a1 nie je len najhmotnejšia, ale aj najsvietivejšia známa hviezda. Vyžaruje 10 miliónkrát viac energie než Slnko. „Vzhľadom k výnimočnému výskytu takých superhmotných hviezd si myslím, že prekonanie tohto rekordu v dohľadnej dobe je nepravdepodobné,“ uzatvára Crowther.

RNDr. Zdeněk Komárek